QCM : Introduction à la chimie — 31 questions

Explication

La chimie organique intervient notamment dans la conception des polymères, ainsi que dans les parfums, les cosmétiques et certains composants électroniques. L’étude des orbites, des circuits et des reliefs appartient à d’autres domaines scientifiques.

Explication

La capacité maximale d’une couche est donnée par $N=2n^2$ ; pour n=3, on obtient $N=2\times3^2=18$. La valeur 6 correspond plutôt à la capacité d’une sous-couche p, et non à celle de la couche entière.

Explication

La règle de Hund favorise d’abord l’occupation individuelle des orbitales dégénérées avant la formation de doublets. Le principe de Pauli concerne les nombres quantiques identiques, tandis que Klechkowski fixe l’ordre général de remplissage.

Explication

Le modèle de Lewis montre les électrons de valence autour du symbole de l’élément afin de représenter sa couche externe. Le tableau périodique organise les éléments, mais il ne constitue pas lui-même une représentation de Lewis.

Explication

La relation $E_n=\frac{E_1}{n^2}$ donne, pour $n=2$, $E_2=\frac{-13{,}6}{4}=-3{,}4\ \mathrm{eV}$. La valeur $-13{,}6\ \mathrm{eV}$ correspond au niveau fondamental $n=1$.

Explication

Le principe de Heisenberg établit une limite simultanée sur la connaissance précise de la position et de la vitesse. La charge, la masse et les dimensions du noyau ne constituent pas le couple concerné par ce principe.

Explication

Les électrons portent une charge négative, les protons une charge positive et les neutrons ne portent pas de charge électrique. Inverser les charges de l’électron et du proton constitue la confusion la plus courante.

Explication

De Broglie a proposé que le mouvement des particules soit associé à un comportement ondulatoire. L’émission de photons et la forme des orbitales relèvent d’autres notions, tandis qu’une position parfaitement déterminée contredit la description quantique.

Explication

Lors d’une transition vers un niveau inférieur, l’atome libère l’écart d’énergie sous forme de rayonnement, dont la longueur d’onde dépend de cet écart. Une transition électronique ne transforme pas le noyau et ne modifie pas la charge de l’électron.

Explication

Le nombre quantique secondaire l prend les valeurs entières comprises entre 0 et n−1 ; pour n=3, cela donne 0, 1 et 2. Les valeurs négatives et la valeur l=3 ne respectent pas cette règle.

Explication

La chimie analyse la matière sous l’angle de sa composition, de sa structure, de ses propriétés et de ses transformations. L’étude des mouvements et des forces relève principalement de la physique, tandis que les autres propositions concernent la biologie ou l’astronomie.

Explication

L’arrachement de l’électron laisse au noyau d’hydrogène une charge positive, ce qui forme H+. L’ion H− correspond au gain d’un électron et ne résulte donc pas de cette ionisation.

Explication

Le carbone possède quatre électrons de valence, ce qui lui permet généralement de former quatre liaisons pour compléter sa couche externe. Les couches électroniques, les neutrons et les électrons internes ne déterminent pas directement ce nombre de liaisons.

Explication

L’azote possède sept électrons, répartis selon la configuration 1s2 2s2 2p3. Les autres configurations comptent un nombre d’électrons différent ou ne respectent pas le remplissage indiqué.

Explication

Les métaux sont conducteurs et tendent à perdre des électrons pour former des ions positifs, ou cations. La confusion fréquente consiste à inverser les charges en associant les métaux aux anions et les non-métaux aux cations.

Explication

Des molécules composées des mêmes atomes peuvent avoir des propriétés différentes lorsque leur arrangement tridimensionnel change, comme dans les configurations R et S. La différence ne vient donc pas d’une modification du nombre de protons ni d’un remplacement des particules du noyau.

Explication

Le numéro atomique $Z$ est égal au nombre de protons du noyau et permet d’identifier l’élément chimique. Le nombre total de nucléons correspond au nombre de masse $A$.

Explication

La masse molaire moléculaire s’obtient en additionnant les contributions de chaque atome selon $M=\sum_i n_iM_i$. La masse molaire atomique concerne un élément pris individuellement et ne suffit pas à décrire toute la molécule.

Explication

Des isotopes appartiennent au même élément, donc ils ont le même nombre de protons et le même $Z$, mais des nombres de masse $A$ différents. Cette différence provient d’un nombre différent de neutrons.

Explication

Le nombre de masse $A$ correspond à la somme des protons et des neutrons, c’est-à-dire au nombre total de nucléons. Le nombre de protons seul est donné par le numéro atomique $Z$.

Explication

Le nombre quantique principal n caractérise la couche, son énergie et le volume général associé à l’orbitale. La forme dépend de l, l’orientation de m et le spin d’un nombre quantique spécifique au spin.

Explication

Une mole est une quantité de matière qui contient $6{,}022\times10^{23}$ entités, qu’il s’agisse d’atomes, d’ions ou de molécules. Elle ne désigne donc pas une masse ou un volume universellement fixe.

Explication

Un atome possède un noyau contenant les protons et les neutrons, tandis que les électrons se déplacent autour de ce noyau. La confusion fréquente consiste à placer les électrons dans le noyau ou à faire graviter les protons autour de celui-ci.

Explication

Le noyau concentre l’essentiel de la masse atomique puisque les électrons sont environ 1800 fois plus légers que les protons et les neutrons. Leur nombre, leur position autour du noyau ou leur charge électrique n’expliquent pas cette concentration de masse.

Explication

Le tableau périodique suit l’ordre croissant du numéro atomique, tandis que les éléments d’une même colonne ont une structure électronique externe similaire. La masse atomique, l’état physique ou le rayon atomique ne constituent pas le principe général décrit ici.

Explication

Un état excité apparaît lorsqu’un électron absorbe de l’énergie et passe vers un niveau plus énergétique ; cet état n’est pas naturellement durable. L’état fondamental est au contraire l’état stable de plus basse énergie.

Explication

m varie de −l à +l, donc pour l=2 les valeurs sont −2, −1, 0, +1 et +2, soit cinq orientations. Le nombre d’orbitales possibles est ainsi 2l+1.

Explication

Le modèle de Bohr place les électrons sur des orbites circulaires, chacune étant associée à une énergie déterminée. La description probabiliste dans un nuage électronique appartient au modèle ondulatoire.

Explication

Une protéine résulte d’abord de l’assemblage d’acides aminés en séquences peptidiques, puis ces séquences adoptent une organisation tridimensionnelle. Les autres propositions confondent la formation des protéines avec celle de l’ADN ou avec la structure de l’atome.

Explication

Le nombre d’Avogadro vaut environ $6{,}022\times10^{23}$ et correspond au nombre d’entités contenu dans une mole. Sa définition est notamment liée aux atomes de carbone 12 présents dans $12$ g de carbone 12.

Explication

Une orbitale représente le volume de l’espace dans lequel la probabilité de présence de l’électron atteint 95 %. Elle ne décrit donc pas une trajectoire classique ni une surface de séparation.